PL109565B1 - Method of regenerating used gear-wheels - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób regeneracji zuzytych kól zebatych przez nalozenie powloki ze stopów metali metoda chemiczna.Znane sa powszechnie metody galwaniczne re¬ generacji takie jak chromowanie i niklowanie, po¬ siadajace jednak wady, które eliminuja je jako me¬ tody regeneracji kól zebatych. Powloki chromowe posiadaja wysoka twardosc i duza odpornosc na scieranie, ale równoczesnie posiadaja mala wgle- bnosc krycia — zle sie nakladaja na ostre kra¬ wedzie. Ponadto powloki chromowe wplywaja uje¬ mnie na wytrzymalosc zmeczeniowa podloza ze wzgledu ma wywolywanie na granicy powloka-pod- loze napirezen wewnetrznych rozciagajacych.Powloki niklowe galwaniczne, oprócz wad wyzej wymienionych posiadaja zbyt mala twardosc i nie f^warantuja dostatecznej odpornosci na zuzycie scie¬ rne. Twardosc powlok niklowych galwanicznych wjmosi okolo 450.107 N/m2.Znane sa równiez sposoby nanoszenia powlok regeneracyjnych metoda chemiczna, przy czym powloki te róznia sie zasadniczo od powlok gal¬ wanicznych. Róznica ta wynika z istoty metody chemicznej. Proces niklowania chemicznego opiera sie na zasadzie redukcji jonów niklowych do wol¬ nego metalu za pomoca podfosforynu sodowego, potasowego lub wapniowego. Równoczesnie zacho¬ dzi reakcja w wyniku której osadza sie pierwiast¬ kowy fosfor. Jak z tego wynika powloki niklowe otrzymane metoda chemiczna posiadaja w swoim 10 15 skladzie fosfor, który zmienia zasadniczo ich wla¬ snosci w stosiuoku do powlolk galwanicznych. Za¬ wartosc fosforu w powlokach wynosi od 2,5—15% i zalezy od pH procesu niklowania. W srodowisku alkalicznym (pH 7—10) otrzymuje sie marniej fosforu, a przy pH 4 zawartosc fosforu jest najwieksza.Powloka fosforoniklowa na podlozu stalowym bez obróbki cieplnej posiada niska przyczepnosc rzedu 7—10 . 107 N/m2 i mikrotwardosc 450—460 . 107 N/m2. W wyniku wygrzewania ,w temperaturze 673 K w czasie 1 godziny nastepuja przemiany fa¬ zowe ukladu Ni-P z wytworzeniem sie fazy twar¬ dych krysztalków fosforku niklu Ni3P. Przemianom tym towarzyszy wzrost twardosci do 1000 . 107 N/m2.Równiez w wyniku wygrzewania nastepuje proces dyfuzji skladowych czesci .pokrycia do podloza oraz metalu podloza do powloki, co zwieksza przyczep¬ nosc do 30—10 . 107 N/m2. 20 Stwierdzono, ze powloki fosforoniklowe posia¬ daja odpornosc na zuzycie scierne rzedu powlok chromowych nakladanych galwanicznie i nadaja sie do regeneracji elementów pracujacych na scie¬ ranie w ruchu obrotowym i posuwisto-zwrotnym. 25 Powloki nanoszone metoda chemiczna posiadaja dobra wglebnosc krycia — dobrze nakladaja sie na ostre krawedzie. Wada tych powlok jest to, ze wprawdzie ze wzrostem zawartosci fosforu rosnie , ich odpornosc na scieranie, ale równoczesnie ze 30 wzrostem fosforu rosna naprezenia na granicy pod- 109 565109 565 20 loze-powloka, co jest szkodliwe dla elementów narazonych na obciazenia.Ostatnio podjeto próby nakladania metoda che¬ miczna; stopów metal1! przykladowo kobaltowo-fos- forowó-niklówych. \^ celu otrzymania tych powlok 5 stosuje sie technologie podobna do otrzymywania pow^j^.JTi-I?. Powloki Ni-Co-P podobnie jak Ni-P zarae po nalozeniu bez obróbki cieplnej posiadaja slaba przyczepnosc' do podloza i mikrotwardosc.Wygrzewanie powloki z podlozem stalowym i mie- •*• dzianym w temperaturze 523—673 K podwyzsza twardosc i przyczepnosc powloki. W zaleznosci od temperatury obróbki cieplnej mikrotwardosc ' po¬ wloki Ni-Co-P zmienia sie inaczej niz powloki .Ni-P.Powloki te w temperaturze 703—973 K posiadaja 15 dwa maksima osiagane przy róznych temperatu¬ rach wygrzewania. Fakt ten swiadczy o bardziej skomplikowanym procesie przemiany struktur me¬ talograficznych niz w powlokach Ni-P. Ze wzgle¬ du na ten fakt powloki Ni-Co-P pozwalaja na szerszy izakires obróbki cieplnej i mozliwosc szer¬ szego ich stosowania w odnowie. Szczególna zale¬ ta powlok Ni-Co-P sa nizsze naprezenia wewnetrz¬ ne na granicy powloka-podloze niz dla powlok Ni-P, w zwiazku z tym moga byc one nakladane na elementy pracujace przy obciazeniach zmien¬ nych, takich -jak kola zebate. Wlasnosc ta wyste¬ puje szczególnie przy malych grubosciach powlok.Np. dla powlok nakladanych z kapieli zawieraja¬ cej okolo 5g CoCl2 przy grubosci powloki do 20 [im stwierdzono brak naprezen lub naprezenia sciska¬ jace, a przy grubosci 30 |im (nalozonej z tej samej kapieli) wystepuja naprezenia rozciagajace.Powloki Ni-Co-P wykazaly równiez okolo 2,5— 5 krotnie wyzsza odpornosc na korozje niz powloki Ni-P otrzymane z kapieli zasadowych (badania w komorze wilgotnosciowej).Odpornosc na erozje powlok Ni-Co jest nieco lep¬ sza niz powlok niklowych nakladanych w srodowi- 4ft sku kwasnym (pH =.4,5) i znacznie lepsza niz dla powlok niklowych nakladanych z kapieli alkalicz¬ nych i wynosi: dla Ni-P (pH - 9,5) — 0,123 g/4h Ni-P Ni-Co-P (pH=9 ) — 0,022 g/4h Powloki Ni-Co-P posiadaja znacznie wyzsza przy¬ czepnosc do podloza od powlok Ni-P o ok. 15—20%.Wada powlok Ni-Co-P jest mala .szybkosc nakla¬ dania (okolo 4 firn/h) w srodowisku kwasnym oraz . 50 wyzsza ich cena w stosunku do powlok niklowych.W zwiazku z tym nie znalazly szerszego zastosowa¬ nia w technice jako powloki ochronne, czy wzmac¬ niajace powierzchnie robocze elementów maszyn.Celem wynalazku jest opracowanie takiego spo- 55 sobu regeneracji chemicznej kól zebatych, który bylby wolny od wymienionych wad i po zastoso¬ waniu, którego regenerowane kola zebate nie wy¬ magalyby juz jakiejkolwiek dbróbki.Cel ten osiagnieto w sposobie wedlug wynalazku 60 polegajacym na tym, ze warstwe zmeczonego ma¬ terialu posiadajaca zmiany strukturalne, mikropek- niecie, wzery i odksztalcenia plastyczne usuwa sie znanym sposobem, przykladowo poprzez szlifowa¬ nie. Tak odsloniete podloze przygotowuje sie przez M odtluszczenie i trawienie kwasami, a nastepnie na¬ nosi chemicznie powloke niklowo-kobaltówo-fosfo- rowa przy pH 9,5—8 w temperaturze 365—367 K, lub tez na taka powloke o grubosci okolo 5—3 \im naklada sie powloke niklowo-fosforowa przy pH 4,5—4. Proces wygrzewania prowadzi sie w tempe¬ raturze 660—C80 K.W wynalazku wykorzystano pozytywne wlasnos¬ ci powlok Ni-Co-P i zastosowano je jako podklad pod powloke Ni-P przez co uzyskuje sie likwidacje naprezen wewnetrznych rozciagajacych i zwieksza sie przyczepnosc.Sposób wedlug wynalazku znajduje zastosowa¬ nie zwlaszcza do regeneracji kól zebatych i ele7 mentów hydraulicznych np. tloków i suwaków rozdzielaczy i tloczysk silowników.Sposób wynalazku przedstawiony jest w naste¬ pujacych przykladach wykonania.Przyklad I. Kolo zebate obrabia sie celem usuniecia zuzytej warstwy wierzchniej, a nastep¬ nie odtluszcza sie i trawi. Na przygotowane pod¬ loze nanosi sie powloke niklowo-kobaltowo-fosfo- rowa przy pH = 8,5—8 w temperaturze 365—367 K o grubosci okolo 5 ^m z kapieli o skladzie: 1) chlorek niklawy 14—17 g/dm3 2) podfosforyn sodowy 23 g/dm8 3) chlorek amonu 10 l g/dm3 4) chlorek kobaltawy 6—3 g/dm3 5) kwas aminooctowy 5 g/dm3 6) kwas mlekowy (80%) ' 40 g/dm3 7) cytrynian sodu " 10 g/dm3 8) tiomocznik 0,1% 0,5 cms/dm3 9) molibdenian amonu 5% 6 cm3/dm3 10) alfenol 10% v 0,5 cm3/dm3 11) wodorotlenek sodu 20% do regulacji pH Na powloke kobaltowa Ni-Co-P nanosi sie po¬ wloke niklowo-fosforowa przy pH = 4,5—4 w tem¬ peraturze 365—367 K o grubosci okolo 45 \im z ka¬ pieli o skladzie: 1) chlorek niklawy 20 g/dm3 2) podfosforyn sodowy 23 g/dm3 3) chlorek amonowy 10 $/dm3 4) kwas aminooctowy 5 g/dm3 5) kwas mlekowy (80%)' 34 g/dm3 (5) cytrynian sodowy 10 g/dm3 7) weglan olowiu 0,002 g/dm3 8) tiomocznik 0,1% 0,5 cmYdm3 9) alfenol10% 0,1 cm3/dm3 10) wodorotlenek sodowy 205 do regulacji pH Obróbke cieplna prowadzi sie w temperaturze 673 K w czasie 1 h. "Otrzymane pokrycie przezna¬ czone jest do regeneracji kól powierzchniowo ut¬ wardzonych do wartosci od 50 do 62 HRC.Przyklad II. Zuzyte kola obrabia sie jak w przykladzie I i nanoisi powloke ihsforomiklowa przy pH = 6—5 w temperaturze 365—367 K o grubosci 50 [xm z kapieli o skladzie: 1) chlorek niklawy 20 g/dm8 2) podfosforyn sodu 23 g/dm3 3) chlorek amonowy 10 g/dm3 4) kwas aminooctowy 5 g/dm3 5) kwas mlekowy (80%) .34 g/dm3 6) cytrynian sodowy 10 g/dm3 7) weglan olowiu 0,002 g/dm3109 5 £) tiomocznik 0,1% 0,5 cm3/dm3 9) alfenol 10% 0,1 cm5/dm3 10) wodorotlenek sodowy 20% lo regulacji pH Obróbke cieplna prowadzi sie w temperaturze 673 K w czasie 1 h. Otrzymane pokrycie przezna¬ czone jest do regeneracji kól obrabianych ciepl¬ nie na wskros do twardosci od 20—30 HRC.Przyklad III. Zuzyta powierzchnie kól — bez usuniecia warstwy wierzchniej odtluszcza sie, tra¬ wi i, nanosi powloke fosforoniklowa o grubosci okolo 50 [im w temperaturze 365—367 K przy pH= 6,5—6 z kapieli jak w przykladzie II. Obróbke cie¬ plna prowadzi sie równiez jak w przykladzie 2.Otrzymane pokrycie przeznaczone jest do regene¬ racji kól niewykazujacych zuzycia zmeczeniowego, 56S 6 a zuzycie- scierne jest równomierne na calej po¬ wierzchni roboczej zeba./ Zastrzezenie patentowe Sposób regeneracji zuzytych kól zebatych przez nalozenie powloki ze stopów metali metoda che¬ miczna, znamienny tym, ze zmeczona i zuzyta war¬ stwe materialu usuwa sie z powierzchni roboczej zebów przywracajac im wlasciwy zarys, po czym na tak przygotowane podloze naklada sie metoda chemiczna przy pH 9,5 do 7 w temperaturze 350° do 380°K powloke niklowo-kobaltowo-fosforowa, a nastepnie przy pH 4,5 do 4 i w temperaturze 350° do 380°K druga powloke niklowo-fosforowa i wy¬ grzewa w temperaturze 660 do 680°K. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób regeneracji zuzytych kól zebatych przez nalozenie powloki ze stopów metali metoda che¬ miczna, znamienny tym, ze zmeczona i zuzyta war¬ stwe materialu usuwa sie z powierzchni roboczej zebów przywracajac im wlasciwy zarys, po czym na tak przygotowane podloze naklada sie metoda chemiczna przy pH 9,5 do 7 w temperaturze 350° do 380°K powloke niklowo-kobaltowo-fosforowa, a nastepnie przy pH 4,5 do 4 i w temperaturze 350° do 380°K druga powloke niklowo-fosforowa i wy¬ grzewa w temperaturze 660 do 680°K. PL